JP3438382B2 - 高温用セラミックフィルター - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、溶融ステンレス合金、
溶融鋼、溶融鋳鋼等のろ過に好適な高温用セラミックフ
ィルターに関する。
溶融鋼、溶融鋳鋼等のろ過に好適な高温用セラミックフ
ィルターに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】溶融金
属中には、精練の過程で除去できなかった不純物が介在
物として含まれているため、薄板製造用、細線製造用、
精密鋳造用などの高品位の金属素材を得るためには、こ
れらの介在物を除去する必要があり、このため従来より
溶融金属をろ過することが行われている。
属中には、精練の過程で除去できなかった不純物が介在
物として含まれているため、薄板製造用、細線製造用、
精密鋳造用などの高品位の金属素材を得るためには、こ
れらの介在物を除去する必要があり、このため従来より
溶融金属をろ過することが行われている。
【０００３】従来、このような溶融金属のろ過には、内
部連通空間を有するセラミックフォームからなるフィル
ターが用いられているが、従来のセラミックフィルター
は、溶融ステンレス合金、溶融鋼、溶融鋳鋼のろ過に使
用するには問題があり、十分実用に耐えるフィルターは
未だ得られていない。
部連通空間を有するセラミックフォームからなるフィル
ターが用いられているが、従来のセラミックフィルター
は、溶融ステンレス合金、溶融鋼、溶融鋳鋼のろ過に使
用するには問題があり、十分実用に耐えるフィルターは
未だ得られていない。
【０００４】この理由は、１５００℃あるいはそれ以上
の高温の溶湯をろ過するという温度的に極めて過酷な条
件下で使用されるため、溶湯が流入した瞬間における熱
衝撃、高温溶湯との衝突による損傷や摩耗等に耐えられ
る材質や構造の選定が困難なためである。
の高温の溶湯をろ過するという温度的に極めて過酷な条
件下で使用されるため、溶湯が流入した瞬間における熱
衝撃、高温溶湯との衝突による損傷や摩耗等に耐えられ
る材質や構造の選定が困難なためである。
【０００５】例えば、材質的には、非酸化物系のセラミ
ックとして炭化珪素を主成分とするフィルターが知られ
ている（特開昭６０−１９７８２９号公報）が、このフ
ィルターは熱衝撃には強いものの、大気雰囲気下での使
用は、炭化珪素の分解のために１４５０℃が限界であっ
た。そのため、鋳鉄溶湯には使えるが、１５００℃以
上、場合によっては１６００℃以上での鋳造に耐えねば
ならないステンレス合金鋳造には使えないものであり、
しかも炭化珪素は、より高温で鉄と反応するため、長時
間の使用には限界があった。
ックとして炭化珪素を主成分とするフィルターが知られ
ている（特開昭６０−１９７８２９号公報）が、このフ
ィルターは熱衝撃には強いものの、大気雰囲気下での使
用は、炭化珪素の分解のために１４５０℃が限界であっ
た。そのため、鋳鉄溶湯には使えるが、１５００℃以
上、場合によっては１６００℃以上での鋳造に耐えねば
ならないステンレス合金鋳造には使えないものであり、
しかも炭化珪素は、より高温で鉄と反応するため、長時
間の使用には限界があった。
【０００６】また、酸化物系セラミックとしては、ジル
コニア系を主体としたものが提案されている（特開平３
−１３７０７３号公報）が、このセラミックは、単斜晶
系ジルコニアを含むため、温度変化により結晶の変態が
起こり、クラックの発生が生じてしまうばかりでなく、
等軸晶系も含むため、熱膨張係数が大きくなり、耐スポ
ーリング性はそれほど期待できるものではない。この結
晶変態によるクラックを阻止するため、ジルコニアにア
ルミナを添加した系も提案されている（特開昭６１−１
４１６６６号公報）が、この系はアルミナを配合してい
るため、熱膨張係数が大きく、ステンレス合金鋳造に必
要とされる１５００℃以上の溶湯ろ過には耐えられるも
のではない。
コニア系を主体としたものが提案されている（特開平３
−１３７０７３号公報）が、このセラミックは、単斜晶
系ジルコニアを含むため、温度変化により結晶の変態が
起こり、クラックの発生が生じてしまうばかりでなく、
等軸晶系も含むため、熱膨張係数が大きくなり、耐スポ
ーリング性はそれほど期待できるものではない。この結
晶変態によるクラックを阻止するため、ジルコニアにア
ルミナを添加した系も提案されている（特開昭６１−１
４１６６６号公報）が、この系はアルミナを配合してい
るため、熱膨張係数が大きく、ステンレス合金鋳造に必
要とされる１５００℃以上の溶湯ろ過には耐えられるも
のではない。
【０００７】更に、シリカ／アルミナ／ジルコニアの系
が提案されている（特開昭６２−２７８２３５号公報）
が、この配合系も熱膨張係数が大きく、１５００℃以上
の溶融金属を瞬時に鋳湯する場合には、熱衝撃に耐えら
れずに破壊してしまうことが認められている。
が提案されている（特開昭６２−２７８２３５号公報）
が、この配合系も熱膨張係数が大きく、１５００℃以上
の溶融金属を瞬時に鋳湯する場合には、熱衝撃に耐えら
れずに破壊してしまうことが認められている。
【０００８】このような溶融時の熱に耐える耐熱衝撃性
は、下記式（１）で示されるように、耐熱性だけでな
く、熱膨張係数とも相関し、熱膨張係数を小さくしなけ
ればならない。
は、下記式（１）で示されるように、耐熱性だけでな
く、熱膨張係数とも相関し、熱膨張係数を小さくしなけ
ればならない。
【０００９】
【数１】
（式中、Ｒは熱衝撃抵抗係数、Ｓは強度、αは熱膨張係
数、νはポアソン比、Ｅはヤング率、λは熱伝導率であ
る。）
数、νはポアソン比、Ｅはヤング率、λは熱伝導率であ
る。）
【００１０】従って、耐熱衝撃性が要求される場合は、
低熱膨張係数の素材を用いる必要があり、上述した例で
は耐熱性は十分にあるが、熱膨張係数が大きいため、室
温状態で高温の溶湯を鋳湯すると、その温度差に耐えら
れずに破壊してしまうものである。
低熱膨張係数の素材を用いる必要があり、上述した例で
は耐熱性は十分にあるが、熱膨張係数が大きいため、室
温状態で高温の溶湯を鋳湯すると、その温度差に耐えら
れずに破壊してしまうものである。
【００１１】そのため、低熱膨張係数のコージライトや
チタン酸アルミニウムを用いた系が提案されている。こ
のうち、コージライトを主体としたセラミックフィルタ
ーは、コージライト単体の熱膨張係数が２×１０-6／℃
（１０００℃）で、前記ジルコニアやアルミナに比べ１
／４〜１／５と小さいために耐熱衝撃性素材として有用
であるが、融点が１４５０℃と低いため、実用上の使用
は１３００℃以下での金属溶湯に限られてしまう。
チタン酸アルミニウムを用いた系が提案されている。こ
のうち、コージライトを主体としたセラミックフィルタ
ーは、コージライト単体の熱膨張係数が２×１０-6／℃
（１０００℃）で、前記ジルコニアやアルミナに比べ１
／４〜１／５と小さいために耐熱衝撃性素材として有用
であるが、融点が１４５０℃と低いため、実用上の使用
は１３００℃以下での金属溶湯に限られてしまう。
【００１２】また、チタン酸アルミニウムを用いた例も
提案されており（特開昭６３−７４９８１号公報）、こ
の提案では粉体素材と発泡成分を同時に配合し、発泡・
焼成することにより多孔体を得ている。かかる方法によ
れば、発泡成分は有機質で、しかも４０重量部という多
量配合であるため、焼成後、骨格を形成するセラミック
は不均質構造であり、緻密組織が得られないという問題
があるほか、発泡による網目もコントロールができず、
圧力損失が非常に大きいものしか得られないという問題
があった。
提案されており（特開昭６３−７４９８１号公報）、こ
の提案では粉体素材と発泡成分を同時に配合し、発泡・
焼成することにより多孔体を得ている。かかる方法によ
れば、発泡成分は有機質で、しかも４０重量部という多
量配合であるため、焼成後、骨格を形成するセラミック
は不均質構造であり、緻密組織が得られないという問題
があるほか、発泡による網目もコントロールができず、
圧力損失が非常に大きいものしか得られないという問題
があった。
【００１３】一方、本出願人は、先に、チタン酸アルミ
ニウム／ムライト／アルミナからなる三次元網目構造体
のフィルター（特開平６−５６５５３号公報）を提案し
た。これは、１５００℃以上の高温下でも好適に使用し
得る優れたセラミックフィルターであるが、フィルター
形成材料の一つであるチタン酸アルミニウムが高価なた
め、汎用性、使用上等に制限があり、大量鋳造に対応し
得るより強度の強いものが求められている。
ニウム／ムライト／アルミナからなる三次元網目構造体
のフィルター（特開平６−５６５５３号公報）を提案し
た。これは、１５００℃以上の高温下でも好適に使用し
得る優れたセラミックフィルターであるが、フィルター
形成材料の一つであるチタン酸アルミニウムが高価なた
め、汎用性、使用上等に制限があり、大量鋳造に対応し
得るより強度の強いものが求められている。
【００１４】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、耐熱性及び低熱膨張性で、ステンレス合金溶湯など
の１５００℃以上の耐熱衝撃性に優れると共に、強度が
大きく、目づまりが少ない上、圧力損失が低く、ろ過性
に優れる低コストの高温用セラミックフィルターを提供
することを目的とする。
で、耐熱性及び低熱膨張性で、ステンレス合金溶湯など
の１５００℃以上の耐熱衝撃性に優れると共に、強度が
大きく、目づまりが少ない上、圧力損失が低く、ろ過性
に優れる低コストの高温用セラミックフィルターを提供
することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明者は、上
記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、内部連通
空間を有する三次元網状骨格構造の合成樹脂発泡体を基
体として、これにセラミックスラリーを付着させた後、
余剰のスラリーを除去し、乾燥し、焼成して得られる三
次元網状の内部連通空間を有するセラミックフォームに
おいて、セラミックスラリーとして、チタン酸アルミニ
ウム２０〜４０重量部、ムライト４０〜６０重量部及び
アルミナ２〜２０重量部に、ろう石を配合した組成のも
のを用いることにより、上記目的を効果的に達成するこ
とができることを知見した。
記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、内部連通
空間を有する三次元網状骨格構造の合成樹脂発泡体を基
体として、これにセラミックスラリーを付着させた後、
余剰のスラリーを除去し、乾燥し、焼成して得られる三
次元網状の内部連通空間を有するセラミックフォームに
おいて、セラミックスラリーとして、チタン酸アルミニ
ウム２０〜４０重量部、ムライト４０〜６０重量部及び
アルミナ２〜２０重量部に、ろう石を配合した組成のも
のを用いることにより、上記目的を効果的に達成するこ
とができることを知見した。
【００１６】即ち、上述したように、合成樹脂発泡体を
基体として、これにセラミックスラリーを付着させた
後、余剰のスラリーを除去し、乾燥し、焼成して得られ
る三次元網状の内部連通空間を有するセラミックフォー
ムに対し、溶湯ろ過に耐える強度を持たせるためには、
合成樹脂発泡体に多量のセラミックスラリーを付着させ
る必要があり、この際目づまりが生じるものであるが、
セラミックスラリーを上述した配合比を有するチタン酸
アルミニウム、ムライト、アルミナ及びろう石の系とす
ること、好ましくは、このろう石をアルミナに対して
０．１３〜１．０モルの範囲内で含有させることによ
り、これらのセラミックスラリーは、スラリー特性が良
く、目づまりなく容易にかさ比重が０．５〜１で、２．
５ｃｍ当りの空孔数が４〜２０個であるセラミックフィ
ルターが得られ、このフィルターは圧力損失が低く、フ
ィルターとして好適であること、しかもろう石が焼成途
中で熱分解し、ろう石中のシリカがアルミナと反応して
ムライトを生成するので、意外にもこれらのセラミック
を単独配合したものの配合比率から予想される値よりも
低い熱膨張係数のものであること、その上、ムライト組
成割合が増加するので耐熱性が十分である上、合成時に
生成されるムライトの結晶は針状であるため組織への絡
み合い効果により強度も高く、その結果、１５００℃以
上、とりわけステンレス合金溶湯のような１６００℃程
度の溶湯の熱衝撃に耐えると共に、高価なチタン酸アル
ミニウムの使用も軽減され、溶融金属に蝕害されること
がなく、溶融金属ろ過に好適なセラミックフィルターで
あることを見い出し、本発明をなすに至ったものであ
る。
基体として、これにセラミックスラリーを付着させた
後、余剰のスラリーを除去し、乾燥し、焼成して得られ
る三次元網状の内部連通空間を有するセラミックフォー
ムに対し、溶湯ろ過に耐える強度を持たせるためには、
合成樹脂発泡体に多量のセラミックスラリーを付着させ
る必要があり、この際目づまりが生じるものであるが、
セラミックスラリーを上述した配合比を有するチタン酸
アルミニウム、ムライト、アルミナ及びろう石の系とす
ること、好ましくは、このろう石をアルミナに対して
０．１３〜１．０モルの範囲内で含有させることによ
り、これらのセラミックスラリーは、スラリー特性が良
く、目づまりなく容易にかさ比重が０．５〜１で、２．
５ｃｍ当りの空孔数が４〜２０個であるセラミックフィ
ルターが得られ、このフィルターは圧力損失が低く、フ
ィルターとして好適であること、しかもろう石が焼成途
中で熱分解し、ろう石中のシリカがアルミナと反応して
ムライトを生成するので、意外にもこれらのセラミック
を単独配合したものの配合比率から予想される値よりも
低い熱膨張係数のものであること、その上、ムライト組
成割合が増加するので耐熱性が十分である上、合成時に
生成されるムライトの結晶は針状であるため組織への絡
み合い効果により強度も高く、その結果、１５００℃以
上、とりわけステンレス合金溶湯のような１６００℃程
度の溶湯の熱衝撃に耐えると共に、高価なチタン酸アル
ミニウムの使用も軽減され、溶融金属に蝕害されること
がなく、溶融金属ろ過に好適なセラミックフィルターで
あることを見い出し、本発明をなすに至ったものであ
る。
【００１７】従って、本発明は、直線２．５ｃｍ当たり
の空孔数が４〜３０個である内部連通空間を有する三次
元網状骨格構造の合成樹脂発泡体にセラミックスラリー
を付着させ、乾燥、焼成して得られる三次元網状骨格構
造のセラミックフィルターにおいて、上記セラミックス
ラリーとして、チタン酸アルミニウム２０〜４０重量
部、ムライト４０〜６０重量部及びアルミナ２〜２０重
量部にろう石をアルミナに対して０．１３〜１．０モル
配合したものを用いることを特徴とする高温用セラミッ
クフィルターを提供する。
の空孔数が４〜３０個である内部連通空間を有する三次
元網状骨格構造の合成樹脂発泡体にセラミックスラリー
を付着させ、乾燥、焼成して得られる三次元網状骨格構
造のセラミックフィルターにおいて、上記セラミックス
ラリーとして、チタン酸アルミニウム２０〜４０重量
部、ムライト４０〜６０重量部及びアルミナ２〜２０重
量部にろう石をアルミナに対して０．１３〜１．０モル
配合したものを用いることを特徴とする高温用セラミッ
クフィルターを提供する。
【００１８】以下、本発明について更に詳しく説明する
と、本発明の高温用セラミックフィルターは、上述した
ようにセラミックスラリーとしてチタン酸アルミニウ
ム、ムライト、アルミナ及びろう石を含有するスラリー
を用いて形成されるものである。
と、本発明の高温用セラミックフィルターは、上述した
ようにセラミックスラリーとしてチタン酸アルミニウ
ム、ムライト、アルミナ及びろう石を含有するスラリー
を用いて形成されるものである。
【００１９】ここで、チタン酸アルミニウムは、コージ
ライトより耐熱性があり、低熱膨張性を有するものであ
る。チタン酸アルミニウムの配合量は、セラミック組成
１００部（重量部、以下同様）中、２０〜４０部、好ま
しくは２５〜３５部の範囲とすることが必要である。２
０部より配合量が少ないと、熱膨張係数を低くする寄与
が少なくなり、一方、４０部より多いとコスト高の原因
になると共に、焼成途中での結晶変化により、得られた
フィルターの強度が低下する。
ライトより耐熱性があり、低熱膨張性を有するものであ
る。チタン酸アルミニウムの配合量は、セラミック組成
１００部（重量部、以下同様）中、２０〜４０部、好ま
しくは２５〜３５部の範囲とすることが必要である。２
０部より配合量が少ないと、熱膨張係数を低くする寄与
が少なくなり、一方、４０部より多いとコスト高の原因
になると共に、焼成途中での結晶変化により、得られた
フィルターの強度が低下する。
【００２０】この場合、チタン酸アルミニウムは、平均
粒径が１〜１０μｍの粉末が好ましい。なお、チタン酸
アルミニウムとしては、酸化鉄などの鉄化合物を鉄元素
として１〜４重量％添加したものが好ましい。これは、
チタン酸アルミニウムの結晶特性に基づくもので、鉄元
素を含んでいないものを使用すると、焼成における昇温
後、冷却時に粒内クラックが発生し、このクラックによ
り機械的強度を大きく低下したり、あるいは破損を招く
原因になる可能性がある。従って、この現象を防ぐため
鉄化合物の添加は有効であり、詳細な機構は不明である
が、結晶変態によるクラック発生を効果的に防止するこ
とができる。
粒径が１〜１０μｍの粉末が好ましい。なお、チタン酸
アルミニウムとしては、酸化鉄などの鉄化合物を鉄元素
として１〜４重量％添加したものが好ましい。これは、
チタン酸アルミニウムの結晶特性に基づくもので、鉄元
素を含んでいないものを使用すると、焼成における昇温
後、冷却時に粒内クラックが発生し、このクラックによ
り機械的強度を大きく低下したり、あるいは破損を招く
原因になる可能性がある。従って、この現象を防ぐため
鉄化合物の添加は有効であり、詳細な機構は不明である
が、結晶変態によるクラック発生を効果的に防止するこ
とができる。
【００２１】一方、ムライトは、比較的低熱膨張性であ
り、セラミックスラリーの安定化及び耐熱性安定化のた
め用いるもので、その配合量は、セラミック全体の組成
を１００部とした場合、４０〜６０部、好ましくは４５
〜５５部の範囲にする必要がある。配合量が４０部より
少ないと耐熱安定性が不良となり、６０部より多いとム
ライトは難焼成物であるため強度が低下する。
り、セラミックスラリーの安定化及び耐熱性安定化のた
め用いるもので、その配合量は、セラミック全体の組成
を１００部とした場合、４０〜６０部、好ましくは４５
〜５５部の範囲にする必要がある。配合量が４０部より
少ないと耐熱安定性が不良となり、６０部より多いとム
ライトは難焼成物であるため強度が低下する。
【００２２】また、アルミナは、ムライト合成及び焼成
バインダーとして配合するもので、得られるセラミック
の耐熱性、強度向上に有効である。この配合量は、セラ
ミック全組成１００部に対して、２〜２０部、好ましく
は４〜１２部の範囲とする必要がある。２部より配合量
が少ないと焼成バインダーとしての機能が低く、得られ
るセラミックの強度が不十分となり、２０部より多いと
強度は上がるが、熱膨張係数が大きくなり耐熱衝撃性が
悪くなる。
バインダーとして配合するもので、得られるセラミック
の耐熱性、強度向上に有効である。この配合量は、セラ
ミック全組成１００部に対して、２〜２０部、好ましく
は４〜１２部の範囲とする必要がある。２部より配合量
が少ないと焼成バインダーとしての機能が低く、得られ
るセラミックの強度が不十分となり、２０部より多いと
強度は上がるが、熱膨張係数が大きくなり耐熱衝撃性が
悪くなる。
【００２３】本発明において、ろう石は配合成分のアル
ミナと焼成時に結合してムライトを形成するための必須
成分であり、Ａｌ2Ｏ3・４ＳｉＯ2・Ｈ2Ｏを主成分とす
るものである。ろう石としては、アルミナとシリカを合
成して得ることもできるが、市販のものを利用してもよ
い。このろう石は、焼成途上でシリカとアルミナに熱分
解し、分解したアルミナは全てムライト（３Ａｌ2Ｏ3・
２ＳｉＯ2）形成に使用されるので、熱膨脹係数をムラ
イトの形成に応じて低下させることができる。また、余
剰のシリカはガラス化を行い、バインダー機能として強
度への寄与がなされる。
ミナと焼成時に結合してムライトを形成するための必須
成分であり、Ａｌ2Ｏ3・４ＳｉＯ2・Ｈ2Ｏを主成分とす
るものである。ろう石としては、アルミナとシリカを合
成して得ることもできるが、市販のものを利用してもよ
い。このろう石は、焼成途上でシリカとアルミナに熱分
解し、分解したアルミナは全てムライト（３Ａｌ2Ｏ3・
２ＳｉＯ2）形成に使用されるので、熱膨脹係数をムラ
イトの形成に応じて低下させることができる。また、余
剰のシリカはガラス化を行い、バインダー機能として強
度への寄与がなされる。
【００２４】ろう石の配合量は、アルミナに対して０．
１３〜１．０モルとすることが好ましい。配合量が０．
１３モル未満であると、アルミナが過剰になり、熱膨脹
係数の低下度合を十分に得ることができず、また、１．
０モルを越えると余剰のシリカ割合が多いため、溶融金
属の蝕害を受けやすくなる場合がある。
１３〜１．０モルとすることが好ましい。配合量が０．
１３モル未満であると、アルミナが過剰になり、熱膨脹
係数の低下度合を十分に得ることができず、また、１．
０モルを越えると余剰のシリカ割合が多いため、溶融金
属の蝕害を受けやすくなる場合がある。
【００２５】上記したムライト、アルミナ、ろう石の平
均粒径は、１〜３０μｍの範囲が好適である。
均粒径は、１〜３０μｍの範囲が好適である。
【００２６】本発明の高温用セラミックフィルターは、
溶融金属ろ過を良好に行うために、かさ比重が０．４〜
１．０、特に０．６〜０．８であり、空孔数が直線２．
５ｃｍ当たり４〜３０個、特に６〜１３個であることが
好ましい。ここで、かさ比重が０．４より少ないと骨格
が細く、溶融金属の鋳湯圧に耐えられない場合があり、
１．０より大きいと目づまりの割合が多くなって圧力損
失が高くなり、ろ過時間の増大や湯回り不良の原因とな
る可能性がある。また、空孔数が４個より少ないと溶融
金属ろ過における介在物除去が不十分となり、３０個よ
り多いと圧力損失が高くなり、ろ過時間の増大や湯回り
の不良の原因になる場合がある。
溶融金属ろ過を良好に行うために、かさ比重が０．４〜
１．０、特に０．６〜０．８であり、空孔数が直線２．
５ｃｍ当たり４〜３０個、特に６〜１３個であることが
好ましい。ここで、かさ比重が０．４より少ないと骨格
が細く、溶融金属の鋳湯圧に耐えられない場合があり、
１．０より大きいと目づまりの割合が多くなって圧力損
失が高くなり、ろ過時間の増大や湯回り不良の原因とな
る可能性がある。また、空孔数が４個より少ないと溶融
金属ろ過における介在物除去が不十分となり、３０個よ
り多いと圧力損失が高くなり、ろ過時間の増大や湯回り
の不良の原因になる場合がある。
【００２７】また、セラミックフィルターの熱膨張係数
は、３．５×１０-6以下とすることが好ましい。これよ
り熱膨張係数が大きいと耐熱衝撃性が低下して本発明の
目的を達成できない場合がある。
は、３．５×１０-6以下とすることが好ましい。これよ
り熱膨張係数が大きいと耐熱衝撃性が低下して本発明の
目的を達成できない場合がある。
【００２８】このような本発明の高温用セラミックフィ
ルターは、常法に従って製造することができ、合成樹脂
発泡体を基体として、これに上述した成分のセラミック
をスラリー状にして付着させた後、余剰のスラリーを除
去し、乾燥し、焼成して得ることができる。この場合、
合成樹脂発泡体としてはセル膜のない軟質ポリウレタン
フォームが好適に用いられる。
ルターは、常法に従って製造することができ、合成樹脂
発泡体を基体として、これに上述した成分のセラミック
をスラリー状にして付着させた後、余剰のスラリーを除
去し、乾燥し、焼成して得ることができる。この場合、
合成樹脂発泡体としてはセル膜のない軟質ポリウレタン
フォームが好適に用いられる。
【００２９】また、上記スラリーは、上記セラミック成
分に加え、ポリビニルアルコール、ＣＭＣ等のバインダ
ー、ケブラチオ等の解膠剤、及び水を添加し、調製して
もよい。
分に加え、ポリビニルアルコール、ＣＭＣ等のバインダ
ー、ケブラチオ等の解膠剤、及び水を添加し、調製して
もよい。
【００３０】本発明のセラミックフィルターは、セラミ
ック成分として上述したようにチタン酸アルミニウム、
ムライト、アルミナ、ろう石を使用するものであり、こ
のアルミナを焼成バインダーとしているため、焼成温度
として１６５０〜１７５０℃程度の高温を必要とする。
一般的に１６００℃以上の焼成は炉の構造が１６００℃
以下の焼成炉とは大きく異なり、設備費の増大を招くば
かりでなく維持費においてもコストアップとなる。そこ
で、焼結助剤として、例えばアルカリ金属、アルカリ土
類金属の酸化物を０．０５〜３部添加することができ、
これにより焼成温度を３０〜１００℃程度下げることが
できる。配合量が０．０５部より少ないと配合の効果が
現れない場合があり、３部より配合量を多くすると焼成
温度は大きく下げられるものの、アルミナの粒成長が著
しくなり、あるいはフラックス成分として働き、アルミ
ナをガラス状にしてしまい、熱膨張係数の増大、強度の
低下を招く場合がある。
ック成分として上述したようにチタン酸アルミニウム、
ムライト、アルミナ、ろう石を使用するものであり、こ
のアルミナを焼成バインダーとしているため、焼成温度
として１６５０〜１７５０℃程度の高温を必要とする。
一般的に１６００℃以上の焼成は炉の構造が１６００℃
以下の焼成炉とは大きく異なり、設備費の増大を招くば
かりでなく維持費においてもコストアップとなる。そこ
で、焼結助剤として、例えばアルカリ金属、アルカリ土
類金属の酸化物を０．０５〜３部添加することができ、
これにより焼成温度を３０〜１００℃程度下げることが
できる。配合量が０．０５部より少ないと配合の効果が
現れない場合があり、３部より配合量を多くすると焼成
温度は大きく下げられるものの、アルミナの粒成長が著
しくなり、あるいはフラックス成分として働き、アルミ
ナをガラス状にしてしまい、熱膨張係数の増大、強度の
低下を招く場合がある。
【００３１】なお、上記スラリーの粘度は、目的とする
セラミックフィルターのセルの大きさ、あるいはかさ比
重により、水の添加量を加減して調節することができ、
通常１５０〜２５０ポイズ、特に１７０〜２００ポイズ
の範囲に調製されることが好ましい。
セラミックフィルターのセルの大きさ、あるいはかさ比
重により、水の添加量を加減して調節することができ、
通常１５０〜２５０ポイズ、特に１７０〜２００ポイズ
の範囲に調製されることが好ましい。
【００３２】このスラリーに合成樹脂発泡体、例えば
２．５ｃｍ当りのセル数が４〜３０個のセル膜のない三
次元網状骨格構造を有するポリウレタンフォームを浸漬
し、該スラリーを付着させた後、余剰のスラリーを除去
するが、この除去方法としては、ロールによるプレス、
遠心分離、エアー吹付け等の適宜な方法を採用すること
ができる。また、必要に応じて上記スラリーを薄め、ス
ラリーを付着させた基体上へ更にスプレー等で塗布して
もよい。
２．５ｃｍ当りのセル数が４〜３０個のセル膜のない三
次元網状骨格構造を有するポリウレタンフォームを浸漬
し、該スラリーを付着させた後、余剰のスラリーを除去
するが、この除去方法としては、ロールによるプレス、
遠心分離、エアー吹付け等の適宜な方法を採用すること
ができる。また、必要に応じて上記スラリーを薄め、ス
ラリーを付着させた基体上へ更にスプレー等で塗布して
もよい。
【００３３】次いで、スラリーを付着させた後、乾燥
し、焼成するが、焼成温度は１６００〜１７５０℃程
度、また上記焼結助剤を配合した場合は１５００〜１７
２０℃程度とすることができる。
し、焼成するが、焼成温度は１６００〜１７５０℃程
度、また上記焼結助剤を配合した場合は１５００〜１７
２０℃程度とすることができる。
【００３４】なお、フィルターの損傷を防ぐためには、
構造面において骨格を丸く骨太にする必要があり、この
ためにはかさ比重を増大させるが、合成樹脂を基体とし
た系でセラミックフィルターを作成する場合には、かさ
比重の増大とともに目づまりの傾向が著しくなるという
問題がある。この問題に対してムライトを電融品に置換
することにより、圧力損失以外の物性を損なうことなく
目づまりを防止して圧力損失の改善ができることを本発
明者は特開平６−５６５５３号公報で提案した。しか
し、この電融品はコスト高を招くおそれがある。そこ
で、本発明者は、検討を行った結果、骨格をより太くす
るためには、骨格と同一のセラミックスラリーを薄めて
スプレー被覆するのが効果的であることを見い出した。
即ち、余剰スラリー除去時に焼成後のかさ比重より２割
程度軽めに作り、その後、不足重量分をスプレー被覆で
補えば、骨太のセラミックフィルターが得られるもので
ある。
構造面において骨格を丸く骨太にする必要があり、この
ためにはかさ比重を増大させるが、合成樹脂を基体とし
た系でセラミックフィルターを作成する場合には、かさ
比重の増大とともに目づまりの傾向が著しくなるという
問題がある。この問題に対してムライトを電融品に置換
することにより、圧力損失以外の物性を損なうことなく
目づまりを防止して圧力損失の改善ができることを本発
明者は特開平６−５６５５３号公報で提案した。しか
し、この電融品はコスト高を招くおそれがある。そこ
で、本発明者は、検討を行った結果、骨格をより太くす
るためには、骨格と同一のセラミックスラリーを薄めて
スプレー被覆するのが効果的であることを見い出した。
即ち、余剰スラリー除去時に焼成後のかさ比重より２割
程度軽めに作り、その後、不足重量分をスプレー被覆で
補えば、骨太のセラミックフィルターが得られるもので
ある。
【００３５】
【実施例】以下、実施例と比較例を示し、本発明を具体
的に示すが、本発明は下記の実施例に制限されるもので
はない。なお、以下の例において部は重量部を示す。
的に示すが、本発明は下記の実施例に制限されるもので
はない。なお、以下の例において部は重量部を示す。
【００３６】［実施例１］チタン酸アルミニウム粉末３
０部、ムライト５１部、アルミナ６部、ろう石１３部
（アルミナに対して０．１６モル）にポリビニルアルコ
ール４部、ケブラチオ０．１部、炭酸カルシウム０．０
５部及び水１９部を添加し、粘度１６０ポイズのセラミ
ックスラリーを調製した。このスラリーに、２．５ｃｍ
当りのセル数が６個の７．５×７．５×２ｃｍのセル膜
のない三次元網状骨格構造を有するポリウレタンフォー
ムを含浸した。
０部、ムライト５１部、アルミナ６部、ろう石１３部
（アルミナに対して０．１６モル）にポリビニルアルコ
ール４部、ケブラチオ０．１部、炭酸カルシウム０．０
５部及び水１９部を添加し、粘度１６０ポイズのセラミ
ックスラリーを調製した。このスラリーに、２．５ｃｍ
当りのセル数が６個の７．５×７．５×２ｃｍのセル膜
のない三次元網状骨格構造を有するポリウレタンフォー
ムを含浸した。
【００３７】余分なスラリーをロールにより除去した
後、除去したスラリーを３０ポイズに薄め、スプレーで
骨格表面を被覆割合が含浸後の重量の１０％となるよう
に被覆し、６０℃で６時間乾燥した。次いで、１６００
℃で焼成を行って６．７×６．７×１．９ｃｍのセラミ
ックフィルターを得た。
後、除去したスラリーを３０ポイズに薄め、スプレーで
骨格表面を被覆割合が含浸後の重量の１０％となるよう
に被覆し、６０℃で６時間乾燥した。次いで、１６００
℃で焼成を行って６．７×６．７×１．９ｃｍのセラミ
ックフィルターを得た。
【００３８】得られたセラミックフィルターについて、
かさ比重、熱膨張係数、圧力損失、水中投下による耐熱
衝撃テストを行った。耐熱衝撃の評価は曲げ強度で行っ
た。測定条件は下記の通りである。 熱膨脹係数：室温〜１０００℃ 圧力損失 ：吸引法、２０ｍ／ｓ 耐熱衝撃性：所定温度（６００，８００，１０００℃）
で２０分間保持後、室温水中に投下し、乾燥後３５ｍｍ
幅に切り出し、スパン６０ｍｍでの曲げ強度で評価。
かさ比重、熱膨張係数、圧力損失、水中投下による耐熱
衝撃テストを行った。耐熱衝撃の評価は曲げ強度で行っ
た。測定条件は下記の通りである。 熱膨脹係数：室温〜１０００℃ 圧力損失 ：吸引法、２０ｍ／ｓ 耐熱衝撃性：所定温度（６００，８００，１０００℃）
で２０分間保持後、室温水中に投下し、乾燥後３５ｍｍ
幅に切り出し、スパン６０ｍｍでの曲げ強度で評価。
【００３９】［実施例２〜４、比較例１］表１に示す配
合量でチタン酸アルミニウム、ムライト、アルミナ、ろ
う石を使用した以外は実施例１と同様の条件でセラミッ
クフィルターを得、同様に物性を測定した。結果を表１
に併記する。
合量でチタン酸アルミニウム、ムライト、アルミナ、ろ
う石を使用した以外は実施例１と同様の条件でセラミッ
クフィルターを得、同様に物性を測定した。結果を表１
に併記する。
【００４０】
【表１】
【００４１】
【発明の効果】本発明の高温用セラミックフィルター
は、耐熱性、低熱膨張係数で、耐熱衝撃性に優れると共
に、低圧力損失であり、このため溶融ステンレス合金、
溶融鋼、溶融鋳鋼などをろ過するために好適に用いるこ
とができる。
は、耐熱性、低熱膨張係数で、耐熱衝撃性に優れると共
に、低圧力損失であり、このため溶融ステンレス合金、
溶融鋼、溶融鋳鋼などをろ過するために好適に用いるこ
とができる。
Claims (6)
- 【請求項１】 直線２．５ｃｍ当たりの空孔数が４〜３
０個である内部連通空間を有する三次元網状骨格構造の
合成樹脂発泡体にセラミックスラリーを付着させ、乾
燥、焼成して得られる三次元網状骨格構造のセラミック
フィルターにおいて、上記セラミックスラリーとして、
チタン酸アルミニウム２０〜４０重量部、ムライト４０
〜６０重量部及びアルミナ２〜２０重量部にろう石をア
ルミナに対して０．１３〜１．０モル配合したものを用
いることを特徴とする高温用セラミックフィルター。 - 【請求項２】 ろう石がＡｌ2Ｏ3・４ＳｉＯ2・Ｈ2Ｏを
主成分とする鉱物又は合成ろう石である請求項１記載の
高温用セラミックフィルター。 - 【請求項３】 チタン酸アルミニウムとして鉄元素が１
〜４重量％含有するものを用いた請求項１又は２記載の
高温用セラミックフィルター。 - 【請求項４】 高温用セラミックフィルターの熱膨脹係
数が３．５×１０-6℃以下である請求項１乃至３のいず
れか１項に記載の高温用セラミックフィルター。 - 【請求項５】 高温用セラミックフィルターのかさ比重
が０．４０〜１．０で、直線２．５ｃｍ当たりの空孔数
が４〜３０個である請求項１乃至４のいずれか１項に記
載の高温用セラミックフィルター。 - 【請求項６】 合成樹脂発泡体にセラミックスラリーを
付着させ、余剰のスラリーを除去した骨格表面に、上記
セラミックスラリーと同一組成のものを水で希釈したセ
ラミックスラリーを吹き付けたものを焼成して得られた
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の高温用セラミッ
クフィルター。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04352895A JP3438382B2 (ja) | 1995-02-08 | 1995-02-08 | 高温用セラミックフィルター |
| KR1019960002866A KR100354387B1 (ko) | 1995-02-08 | 1996-02-07 | 고온용세라믹필터 |
| EP96300856A EP0726234B1 (en) | 1995-02-08 | 1996-02-08 | High-temperature ceramic filters, their manufacture and use |
| DE69602214T DE69602214T2 (de) | 1995-02-08 | 1996-02-08 | Wärmefeste keramische Filter, ihrer Herstellung und Gebrauch |
| US08/597,403 US5676833A (en) | 1995-02-08 | 1996-02-08 | High-temperature ceramic filter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04352895A JP3438382B2 (ja) | 1995-02-08 | 1995-02-08 | 高温用セラミックフィルター |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08206424A JPH08206424A (ja) | 1996-08-13 |
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ID=12666253
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| KR100511071B1 (ko) * | 2001-06-05 | 2005-08-30 | 이규섭 | 세라믹 필터의 제조방법 및 그 제조장치 |
| KR101197266B1 (ko) * | 2002-05-31 | 2012-11-05 | 수드 케미 하이 테크 세라믹스 인코포레이티드 | 용융 금속 여과용 섬유 강화 필터와 그 제조 방법 |
| KR100485422B1 (ko) * | 2002-07-08 | 2005-04-27 | 한동열 | 용융금속 여과용 세라믹 필터 제조방법 |
| KR100459469B1 (ko) * | 2002-07-24 | 2004-12-03 | 주식회사 삼리 | 용융금속 여과용 세라믹 폼 필터 및 그의 제조방법 |
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| US7259120B2 (en) * | 2004-04-21 | 2007-08-21 | Corning Incorporated | Aluminum titanate ceramic articles and methods of making same |
| US20060021308A1 (en) * | 2004-07-29 | 2006-02-02 | Merkel Gregory A | Mullite-aluminum titanate body and method for making same |
| US20070259769A1 (en) * | 2005-02-22 | 2007-11-08 | Ellison Adam J G | Aluminum titanate ceramic articles and methods of making same |
| US7615184B2 (en) * | 2006-01-25 | 2009-11-10 | Alexander Lobovsky | Metal, ceramic and cermet articles formed from low viscosity aqueous slurries |
| US20100300053A1 (en) * | 2007-12-17 | 2010-12-02 | Alary Jean-Andre | Ceramic honeycomb structures |
| BRPI1014609B1 (pt) | 2009-06-30 | 2021-09-08 | Bridgestone Corporation | Polímeros funcionalizados com difenil-etileno contendo grupo de hidroxila |
| EP2576490B1 (en) | 2010-05-31 | 2016-08-31 | Bridgestone Corporation | Hydroxyl group-containing methylstyrene and polymers incorporating same |
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| JP2013136016A (ja) * | 2011-12-28 | 2013-07-11 | Osaka Univ | 構造体の作製方法 |
| RU2632876C2 (ru) | 2011-12-31 | 2017-10-11 | Бриджстоун Корпорейшн | Функционализированный полимер |
| CN112759415A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-07 | 松山湖材料实验室 | 多孔陶瓷的制备工艺 |
| CN115417680B (zh) * | 2022-08-26 | 2023-07-25 | 郑州荣盛窑炉耐火材料有限公司 | 一种钛酸铝-莫来石质高热震窑具用耐火材料及其制备方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US4697632A (en) * | 1982-06-11 | 1987-10-06 | Howmet Turbine Components Corporation | Ceramic porous bodies suitable for use with superalloys |
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| EP0463437B2 (de) * | 1990-06-22 | 1998-12-02 | Bayer Ag | Sinterformkörper auf Basis von Aluminiumtitanat, Verfahren zu ihrer Herstellung sowie deren Verwendung |
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| JP2845046B2 (ja) * | 1992-08-06 | 1999-01-13 | 株式会社ブリヂストン | 溶融ステンレス合金用セラミックフィルター |
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- 1995-02-08 JP JP04352895A patent/JP3438382B2/ja not_active Expired - Fee Related
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- 1996-02-07 KR KR1019960002866A patent/KR100354387B1/ko not_active IP Right Cessation
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|---|---|
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